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摘要:本文主要結合實際工程介紹了預應力錨索在不穩(wěn)定高邊坡支護中的應用,其對控制邊坡變形、加固邊坡、加快施工進度起到了良好的促進作用。
關鍵詞:預應力錨索,高邊坡,支護,施工
一、工程概況
1、該路段為四級邊坡,根據(jù)勘測資料,地質構造主要為堆積層,勘探邊坡18米左右存在不滑動層。邊坡距離橋面2米。因此,設計首先采用整個邊坡防護為24米6索框架梁式預應力錨索錨固滑移體。
2、綜合治理方案,結合該路段邊坡的地質條件、地理特征及工程特征,形成了綜合治理方案:在坡頂和邊坡中部采用設截水溝和疏干孔等措施,對邊坡進行綜合加固處治的設計方案同時要做好各級邊坡防排水。
根據(jù)工程實際情況,該路段的高邊坡防護處理方法采用的框架梁式預應力錨索方案,該方案是采用預應力錨索施加的預應力將滑動巖體與穩(wěn)定巖層緊密串連在一體,增加巖體各層面的抗滑力。同時,鉆孔中的高壓注漿又對錨索周圍一定范圍巖體節(jié)理裂隙充填加固,增加巖體抗剪強度,阻止巖體滑移。邊坡表面借以拱型護坡防護,形成一個由表及里的加固體系,再植花草,美化環(huán)境。
二、預應力錨索施工工藝
預應力錨索一般適用于滑坡體較大,地質復雜的高邊坡。為了有效地加固好邊坡,做到安全可靠,經濟合理,施工設計是一個非常重要的環(huán)節(jié)。
1、地質勘察。
對加固邊坡的地質地貌進行勘探,掌握地生錨固端滑移,影響錨固效果。分析滑坡體的厚度,探明滑帶及滑床特征、傾角、滑坡變形等特征,錨固段的地質結構是否滿足要求等。
2、滑坡體推力的計算是確定錨索施加預應力的依據(jù)。
滑坡體推力計算參考(工程地質手冊)中的方法,它不僅要考慮滑坡體的自重和暴雨時滑帶的滲透壓力,還應考慮地下水作用。
3、按規(guī)范要求進行預應力錨索的抗拔實驗,確定預應力錨索的主要規(guī)格,進行土體或巖體與錨固體粘結強度實驗。
4、錨固長度計算,因錨固段是潛在滑面以下的穩(wěn)定的土體或巖體中,既要安全,又要承受相應的應力,錨固長度是一個非常重要的指標。錨固長度可以按下式計算:
5、錨索傾角的確定
預應力錨索是靠對滑坡體施加拉應力,增加巖體各層面抗滑力來加固邊坡,所加應力角度即錨索角度僅與滑坡帶的傾角{為僅a+i=90o}時受力最佳,但阻止滑坡體下滑在增大巖體各層面抗滑力的同時,還應施加與滑坡體下滑推力相反方向的拉力效果更好,也就是說僅越小越好,而僅角越小,越會增加錨索壓漿的難度,因此錨索傾角應在15-20°為宜,而不是誤認為錨索應垂直于邊坡表面。
6、錨固端孔徑變徑,錨固端成孔要造成變截面,成孔一般應造成喇叭形,分段增大的矩形或球形,以利于錨索錨固。而同一截面孔徑的錨索,往往會因為灌漿后巖體吸收水分而容易軟化,造成土體或巖體與錨固體粘結度降低,張拉后會發(fā)生錨固端滑移,影響錨固效果。
7、鑒于本工程的重要性,按規(guī)范要求進行預應力錨索的抗拔實驗。根據(jù)試驗資料,參照《土層錨桿設計與施工規(guī)范》(CECS22:90)的有關規(guī)定及計算公式,結合邊坡地質地貌實際情況,計算確定了預應力錨索的主要規(guī)格參數(shù),錨索的錨固段均全部置于侏羅系中等風化泥巖中。且必須是潛在滑動面以下的穩(wěn)定中等風化的泥巖中,使錨索框架梁式方案做到安全可靠、經濟合理。
三、框架錨索施工流程
1、錨索孔鉆鑿及質量控制
1.1錨孔鉆鑿
。1)根據(jù)設計圖進行測量放樣,定出設計樁號并用皮尺或卷尺放出設計錨索孔位置,并在孔位中心釘一鋼釘或鋼筋頭,周圍用紅油漆標示。
。2)搭設鉆機機架平臺,安裝鉆機。
鉆機安裝嚴格按設計孔位、傾角和方位準確就位,采用測角工具控制鉆桿傾角,本工程設計錨索入射角θ=20°,鉆機導軌的傾角誤差不得超過±1°,方位誤差不超過±2°。
(3)錨孔鉆進
錨孔鉆進均采用無水干鉆,禁止開水鉆進,以確保錨固過程施工不惡化邊坡巖土工程地質條件和保證孔壁的粘結性能,控制好鉆進速度,防止鉆孔偏斜、扭曲或變徑。如遇有變徑或塌孔宜采用注漿固壁或者套管跟進,以防卡鉆。
。4)錨孔清理
鉆機鉆進孔深達到設計深度之后,使用高壓空氣(風壓0.2~0.4MPa)將孔內巖粉及水體全部清除出孔外,以免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結強度。鉆孔完成后經監(jiān)理工程師檢驗其角度,孔深、孔徑及孔內清孔情況合格后,方可進行錨索安裝。
1.2錨孔鉆進質量控制要點
(1)在鉆孔過程中認真做好施工記錄。如鉆壓、鉆速、地層巖性及地下水情況及巖石硬度等,以便及時處理。
。2)鉆孔孔徑、孔深要求不得小于設計值。
。3)鉆機鉆進孔深達到設計深度之后,不能立即停鉆,要求穩(wěn)鉆1min~2min,防止孔底尖滅,達不到設計孔徑。鉆孔孔壁不得有沉碴及水體粘滯,必須清理干凈,在鉆孔完成后,原則要求使用高壓空氣(風壓0.2~0.4MPa)將孔內巖粉及水體全部清除出孔外,保持孔內清潔,孔壁無污物,以免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結強度。除相對堅硬完整之巖體錨固外,不宜采用高壓水沖洗。若遇錨孔中有承壓水流出,待水壓、水量變小后方可安裝錨索與注漿,必要時在周圍適當部位設置排水孔處理。如果錨孔內部積聚水體需要處理,一般采用灌漿封堵二次鉆進等方法處理。
。4)鉆孔應采用風動施工法,有效高速地鉆鑿滿足要求的錨孔是預應力錨索技術的關鍵之一,也是錨索施工中控制工期的關鍵工序。首先,選擇機具是關鍵。根據(jù)地層的類型、鉆孔、施工方案,,選擇沖擊鉆機或潛孔鉆機。其次,錨孔鉆進宜采用無水干鉆,以確保錨索施工不至于惡化邊坡巖體的工程地質條件,并保證孔壁的粘結性能。
2、錨索預應力施工
2.1錨索張拉施工
待孔內漿體強度和框架梁混凝土強度達到設計強度80%以上時,進行張拉鎖定作業(yè),錨筋張拉必須采用專用設備,在使用前對張拉機具進行標定,施工中所用錨具、夾片等均應等檢驗合格后方可使用。錨索斜托臺座的承壓面應平整,與錨索的軸線方向垂直,錨具安裝與錨墊板和千斤頂均要密貼對中,千斤頂軸線與錨孔及錨索軸線為同一軸線,這樣才能保證承載體均勻受力。錨索正式張拉前,應取10%、20%的設計張拉荷載張拉1~2次,使其各部位接觸緊密,鋼絞線完全平直受力,然后再進行整索張拉,其具體張拉作業(yè)順序如下:
錨索張拉均采用超張拉,根據(jù)設計要求8束錨索設計張拉力為1000KN,超張拉值為設計拉力值的110%,錨索張拉分五級張拉:第一級拉力250KN,持荷時間為5分鐘;第二級拉力為500KN,持荷時間為5分鐘;第三級拉力750KN,持荷時間為5分鐘;第四級拉力為1000KN,持荷時間為5分鐘;第五級張拉鎖定,拉力為1100KN,持荷時間為不少于30分鐘,張拉鎖定;錨索鎖定后48h,如果未發(fā)現(xiàn)明顯的預應力損失現(xiàn)象,才能切除鋼絞線封錨,若發(fā)現(xiàn)有預應力損失應及時給予補償張拉。張拉時分別記錄每級荷載對應錨筋體的伸長量,張拉時錨索受力要均勻,發(fā)現(xiàn)異常及時處理。
2.2錨索驗收及封閉錨頭
施工完畢后,進行預應力錨索驗收試驗:隨即抽取錨索進行驗收試驗,分級加荷張拉,分級加荷值分別為拉力設計值的0.5、0.75、1.0、1.2,每級持荷穩(wěn)定時間為10分鐘。最后一級張拉后,錨頭位移穩(wěn)定或2小時的蠕變量不大于2.0mm為驗收合格。經驗收合格后,采用C30混凝土將錨頭封閉。
2.3錨索張拉注意事項及質量控制
。1)張拉機具設備需標定合格方可使用。
。2)錨索張拉時,錨具底座頂面與鉆孔軸線應垂直,確保錨索張拉時千斤頂張拉力與錨索在同一軸線上。
。3)預應力錨索張拉鎖定后,錨頭部分應涂防腐劑,再用C30混凝土封閉。
。4)錨筋鎖定后,須用機械切割余露錨筋,嚴禁電弧燒割,并應留長不小于10cm外露錨筋,以防拽滑。
。5)一個框架錨索的張拉,采取對角張拉或者整個框架梁上的錨索同一時間張拉。
。6)加荷及卸載速率要緩慢平穩(wěn),加荷速率每分鐘不宜超過設計錨固力的10%,卸載每分鐘不宜超過20%。
四、結束語
采用預應力錨索加固邊坡,可使滑坡體自重作用力均勻分布于邊坡上,對地形、地質條件適應力強,施工條件易得到滿足,最大限度地保持了滑動面本身的力學性能不變,受力可靠,高邊坡穩(wěn)定性得到了保障。與漿砌片石護面墻、錨噴等施工方案相比,預應力錨索加固邊坡具有不受地形、地質條件的限制,能及時有效、因地制宜地加固邊坡的優(yōu)點.特別是錨索錨固深度長,對地質情況復雜、巖層較為破碎的高路塹邊坡更為有效。
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